Was ist geometrische Verzeichnung und wie entsteht sie?

Lassen Sie uns zunächst zusammenfassen, was geometrische Verzeichnung ist, welche Arten von Verzeichnung bei vielen Objektiven zu beobachten sind, warum sie auftritt und wie sie behoben wird.

Die meisten Objektive erzeugen eine gewisse geometrische Verzeichnung, die bei bestimmten Modellen jedoch so gering ist, dass sie bei normaler Betrachtung nicht wahrgenommen wird. Ein „ideales“ Objektiv würde überhaupt keine Verzeichnung erzeugen und alle geraden Linien in der Szene in identisch gerade Linien im Bild übertragen – eine Situation, die als „perfekte perspektivische Projektion“ bezeichnet wird. Jede Abweichung hiervon wird als geometrische Verzeichnung eingestuft.

Eine einfache Lochkamera (die über keinerlei Objektiv verfügt) erzeugt überhaupt keine geometrische Verzeichnung. Jeder, der schon einmal eine solche Kamera benutzt hat, weiß jedoch, dass sie aufgrund ihrer Bauweise nur sehr wenig Licht einfängt. Echte Kameras verwenden Linsen, die mehr Licht einfangen und somit schärfere Bilder liefern.

Leider haben die physikalischen Gesetze ihre Grenzen, auch wenn viele Objektive eine unglaubliche Leistung bei der Handhabung des Lichts erbringen. Durch die Kombination mehrerer Objektive und die Verwendung asphärischer Elemente können Ingenieure diese Aberrationen minimieren, aber es gibt Abstriche bei der Bildqualität, den Kosten, dem Gewicht, dem Zoombereich usw. – und unter bestimmten Bedingungen ist es schwierig, geometrische Verzeichnung zu vermeiden.

Es gibt drei Hauptarten geometrischer Verzeichnung:

• Tonnenförmig — typisch für alle Weitwinkelobjektive,

• Kissenförmig — typisch für Zoomobjektive, insbesondere bei langen Brennweiten, und

• Schnurrbart — typisch für Megazoom-Objektive.

Außerdem ist es nicht ungewöhnlich, dass Kompakt-Objektive, die vom Weitwinkel bis zum Tele reichen, beim Heranzoomen unterschiedliche Arten der Verzeichnung aufweisen. So können Sie bei kurzen Brennweiten eine tonnenförmige Verzeichnung sehen, die dann bei längeren Brennweiten in eine kissenförmige Verzeichnung übergeht.

Moderne Objektive mit ihren vielen Elementen können auch eine komplexere Verzeichnung aufweisen als nur diese drei bekannten Formen. Daher erfordert die Lösung dieser Probleme auch eine Erstellung und Anwendung von komplexeren Modellen zur Verzeichnungskorrektur.

Durch die Verzeichnung – wie der tonnenförmige Effekt, der hier gezeigt wird – können gerade Linien in einem Bild gekrümmt erscheinen, insbesondere an den Bildrändern.

Wie korrigiert DxO geometrische Verzeichnung?

Da komplexe Verzeichnung eine ebenso komplexe Korrektur erfordert, kann der Anwender keine manuelle Korrektur vornehmen. Für wirklich präzise Ergebnisse muss eine Kalibrierung mit Spezialequipment vorgenommen werden. Und genau hier kommt DxO ins Spiel.

Die Verzeichnung hängt erstens von der Brennweite (die bei einem Zoomobjektiv sehr lang sein kann) und zweitens von der Fokusentfernung ab. Um das Modell eines jeden Objektivs zu erstellen, testen die DxO-Ingenieure beide Aspekte, indem sie ein Referenzbild fotografieren, dessen Punkte auf einem hochpräzisen Gitter angeordnet sind, das perfekt flach und parallel zum Kamerasensor ausgerichtet ist. Um ein Korrekturprofil zu erstellen, müssen viele Kalibrierungen vorgenommen werden, insbesondere bei Zoomobjektiven mit großer Reichweite – ein langwieriger und anspruchsvoller Prozess.

Sobald aber das Ausmaß der Verzeichnung für jede einzelne Position im Bildbereich genau berechnet wurde, können die Kalibrierungsdaten in einer Korrekturdatei, dem DxO Optics Modul, zusammengeführt werden.

Wenn die zeitaufwändige Kalibrierung einmal erledigt ist, müssen Fotografen nur noch das benötigte DxO Optics Modul herunterladen und können die Korrekturen in Sekundenschnelle auf ihre Bilder anwenden. Diese Module gibt es für fast jede Kamera-Objektiv-Kombination, die in den letzten 20 Jahren hergestellt wurde, und das erforderliche Modul wird automatisch anhand der Metadaten eines Fotos erkannt.

Das Ausmaß der geometrischen Verzeichnung wird mit einem Referenzbild bewertet, das ein Punktdiagramm auf einem sehr präzisen Raster enthält.

Mit DxO muss Korrektur nicht teuer sein

Es gibt jedoch einen Nachteil bei der Behebung geometrischer Verzeichnung in der Software. Wenn die Verzeichnung einmal ermittelt wurde, wird das Foto im Rahmen der Korrektur verzerrt, um sie auszugleichen. Das bedeutet jedoch, dass das Bild selbst nach erfolgter Korrektur nicht mehr rechteckig ist. Bilder, bei denen eine kissenförmige Verzeichnung korrigiert werden musste, haben beispielsweise konvexe Bildränder, und Bilder, bei denen die Korrektur einer tonnenförmigen Verzeichnung behoben wurde, haben konkave Ränder.

Bevor ein Bild exportiert wird, muss es beschnitten werden, damit es wieder rechteckig wird, wobei die gekrümmten Bildseiten abgeschnitten werden. Das bedeutet, dass der ursprüngliche Bildbereich kleiner wird, was bei der Verwendung von Weitwinkelobjektiven ein großes Problem darstellt – schließlich ist die Maximierung des Bildbereichs der Grund, warum überhaupt erst ein Weitwinkelobjektiv eingesetzt wurde. Zoomobjektive sind im Weitwinkelbereich besonders stark von Verzeichnung betroffen und können nach einer Korrektur den stärksten Beschnitt erfordern.

Bei DxO können wir den erforderlichen Zuschnitt minimieren, der nach erfolgter Korrektur notwendig wird, da:

• unsere Modelle präziser sind,

• sie auch komplexere Verzeichnung korrigieren und

• unsere Kalibrierung sehr engmaschig sämtliche Brennweiten und Fokusabstände abdeckt, was exzellente Korrekturen bis an die Bildränder ermöglicht.

Im Gegensatz dazu müssen Mitbewerber — deren Korrekturen nicht so gut sind — die Bilder stärker beschneiden.

All das bedeutet, dass die von DxO verwendete Methode zu weniger Bildbeschnitt führt und so nach erfolgter Korrektur weniger vom aufgenommenen Bildbereich verloren geht.

Und wenn die kreativen Absichten des Fotografen es erfordern, gestattet es die Software von DxO, die volle zylindrische Projektion des Objektivs ohne Beschneidung zu nutzen, was bedeutet, dass alle Pixel für den manuellen Beschnitt oder die anschließende Nachbearbeitung nutzbar sind. Unsere Methode gewährt also die größtmögliche Freiheit bei der Bearbeitung.

Bessere Korrekturen als jede andere Software — und sogar als die Kamera selbst

Wie Sie sehen können, werden die präzisen Messungen von DxO immer perfekt auf das jeweilige Objektiv, die Brennweite und den Fokusabstand abgestimmt, anstatt dass generische Profile verwendet würden, die geometrische Verzeichnung bei sämtlichen Brennweiten und Entfernungen nicht genau berücksichtigen.

Daher erhalten Sie im Vergleich zu anderer Software eine höhere Qualität und einen größeren Bildbereich und zumeist bessere Ergebnisse als die von Ihrer Kamera selbst generierten JPEGs.